正交异性钢桥面U肋横梁相交处疲劳寿命的估算

为估算正交异性钢桥面U肋与横梁相交处的疲劳寿命,以某新建铁路桥节段正交异性钢桥面足尺试件为研究对象,建立两个阶段有限元模型进行了计算分析。通过应用ANSYS有限元软件建立铁路桥节段正交异性钢桥面足尺试件整体模拟,对比分析了正交异性钢桥面U肋横梁相交处的应力和位移计算值与足尺试件相应部位的试验值,发现正交异性钢桥面有限元计算值与足尺试件试验值吻合的很好。在此基础上,采用子模型技术建立了正交异性钢桥面U肋与横梁相交处带椭圆形裂纹的二阶段模型,将退化奇异单元布置在椭圆形裂纹前沿,通过位移外推得到了不同裂纹深度下裂纹尖端的应力强度因子,得到不同裂纹深度与应力强度因子的关系曲线,分析了应力强度因子随裂纹扩展深度的变化规律。基于初始裂纹尺寸合理判定,将应力强度因子数值与裂纹尺寸的函数关系式代入疲劳裂纹扩展模型Paris公式,逐步数值积分得到正交异性钢桥面U肋与横梁相交处的疲劳寿命。计算结果与试验结果进行了比较,发现初始裂纹尺寸为0.1 mm时,计算结果与试验结果最为接近。不同初始裂纹尺寸的裂纹扩展曲线表明位于U肋与横梁相交位置裂纹的疲劳寿命主要消耗在开裂初期,后期裂纹扩展寿命对疲劳寿命贡献不大,这可以解释试验中观察到疲劳裂纹萌生、发展的现象。     

超高性能混凝土-钢正交异性板组合桥面受力性能研究

针对柔性铺装正交异性钢桥面板存在的钢板疲劳开裂和铺装层极易损坏的问题,提出超高性能混凝土(UHPC)-钢正交异性板组合桥面体系。以武汉军山长江大桥为背景,通过ANSYS有限元仿真计算分析该组合桥面体系正交异性板相对于柔性铺装正交异性板受力性能的改善情况,并通过单U肋2跨连续梁足尺模型试验对UHPC层的受力性能进行研究。研究结果表明:采用组合桥面后正交异性板各构造细节的应力大幅下降,其中面板应力降幅最大,加劲肋次之,横隔板最小;采用UHPC-钢正交异性板组合桥面体系后正交异性板主要构造细节最不利热点应力幅降至常幅疲劳极限以下,理论上具有无限疲劳寿命;模型试验显示在实桥最不利应力作用下,UHPC层未发现可见裂纹,当名义应力达到18.79 MPa时在模型中支撑板顶部UHPC上发现0.05mm宽的裂纹。     

襄阳市东西轴线二跨汉江大桥钢-混组合桥面铺装受力分析

襄阳市东西轴线二跨汉江大桥主桥为(3×60+320)m的独塔混合梁斜拉桥,边跨主梁采用混凝土梁,主跨主梁采用钢箱梁,桥面采用14mm厚正交异性钢桥面板+80mm厚C40聚丙烯纤维混凝土+70mm厚SMA改性沥青混凝土的铺装方案。为分析该钢-混组合桥面铺装方案的结构受力是否合理,采用MIDAS Civil 2010软件建立全桥整体模型及横隔梁、U肋局部分析模型,对钢梁、混凝土桥面板的应力及混凝土桥面板的裂缝宽度进行计算分析。结果表明:钢梁及混凝土桥面板的各项应力均在规范容许的范围内;钢梁的Von Mises等效应力小于钢材的屈服强度;混凝土桥面板的表面最大裂缝宽度为0.097mm,小于规范控制的目标值0.15mm。     

加劲肋形式对钢桥面铺装影响与全厚单层铺装研究

为掌握L型、U型加劲肋对正交异性桥面板铺装结构受力影响和差异,解决薄钢板桥面铺装方案设计与施工一体化问题,延长薄钢板桥面铺装耐久性,依托马房大桥钢桥面铺装维修工程,通过有限元数值模拟分析掌握L型、U型加劲肋桥面铺装体系受力特点和差异,基于钢桥面铺装与桥面板复合结构分析,结合典型铺装材料力学性能试验评价,进行了增韧补强型环氧沥青桥面铺装一体化设计研究,对实体工程的全厚度单层铺装层混合料均匀性、性能进行了试验检测评价。马房大桥L型、虎门大桥U型加劲肋桥面铺装结构对比分析表明,U型加劲肋桥面板的整体刚度高于L型加劲肋桥面板,而L型加劲肋桥面板正交异性显著性相对较低。计算分析表明铺装层模量对铺装层横向应变水平影响呈指数关系,超载率对应变水平呈线性影响。经工程应用验证,采用全厚度单层80 mm环氧沥青铺装施工方案,可满足压实、平整、均匀性的设计要求,全厚度单层钢桥面铺装方案可有效提高铺装体系整体性、缩短施工时间、延长铺装使用寿命。     

沌口长江大桥钢桥面铺装荷载谱研究

为更有效预测正交异性钢桥面铺装层的疲劳寿命,需针对项目预测交通量尤其是重载情况进行分析研究,对正交异性钢桥面板的结构特性进行力学分析。通过调研分析临近过江通道实际监测的交通数据,得出桥面轴载谱。建立钢桥面铺装有限元模型进行计算分析,得出钢桥面铺装最不利荷位中心横向位于U形肋与桥面接缝处,纵向位于距离横隔板0.2 m处,得到了不同轴载作用下铺装层的关键力学指标形变量和应变量,结合轴载谱得出荷载谱,并推算出初步设计阶段铺装层的疲劳寿命仅为2年。     

马房北江大桥钢桥面翻修施工

马房北江大桥位于广东省肇庆市 ,主桥为 14× 6 4m简支钢箱梁 ,桥梁宽 9m ,原采用正交异性钢桥面板。2 0 0 1年 5月进行桥面翻修 ,简要介绍该桥翻修工程的施工工艺     

德国新吉内斯博格桥

正新吉内斯博格桥(New Kienlesberger Bridge,见图1)位于德国乌尔姆市,桥长270m,为连续梁结构,分5跨布置,跨长34～75m。桥面纵坡7%。该桥是轨道人行两用桥,承载轨道的桥面宽4m;人行道宽4m,局部加宽到6m,可为行人提供舒适的休息区。主梁为U形截面的钢-混组合梁,U形截面主梁底板为正交异性钢板梁,上铺混凝土桥面板,轨道嵌入桥面板中。人行道布置在U形主梁一侧的悬臂钢箱梁结构上,人行道桥面稍高于轨道桥     

西班牙兰迪大桥桥面拓宽工程

兰迪大桥(Rande Bridge)位于西班牙西北部,横跨兰迪海峡,是AP-9收费高速公路的重要组成部分,1977年建成。大桥结构形式为双塔双索面斜拉桥,桥长704.58 m,跨径布置为(147.42+400.14+147.42)m。主梁宽23.46 m,高2.40 m,双向4车道布置,设中央分隔带,桥面两侧设人行道。主梁由2道I形主纵梁、间距3.51 m布置的横梁、横向斜撑以及桥面板组成(见图1)。     

刘家峡大桥钢桥面铺装施工技术

刘家峡大桥桥面系统采用钢桁加劲梁和正交异性钢桥面板叠合结构,桥面采用环氧沥青混凝土,在西北干冷气候条件下钢桥面铺装属首次应用,对钢桥面铺装环氧沥青混凝土施工技术进行了研究和过程控制。     

坪山分离立交钢桥面韧性混凝土铺装层施工工艺研究

针对正交异形钢桥面沥青混凝土铺装层易破损的病害问题,提出适应于中小跨径钢桥正交异性钢板韧性混凝土面组合结构铺装。钢桥面采用韧性混凝土铺装能显著提高桥面结构层的刚度,减少钢桥正交异形钢桥面普遍出现的疲劳裂缝和铺装层损害等问题,降低后期的维护成本。以千(岛湖)黄(三)项目立交桥为研究对象,通过研究韧性混凝土的施工技术及工艺,总结经验,为类似工程施工提供借鉴。     

黄冈公铁两用长江大桥主跨567m钢桁梁斜拉桥设计

黄冈公铁两用长江大桥主桥采用(81+243+567+243+81)m连续钢桁梁双塔斜拉桥,半飘浮结构体系,上层布置4车道高速公路,下层布置双线铁路.主梁采用上宽下窄的倒梯形截面,腹杆倾斜设置(斜率达1:2.7),主桁采用正N形桁式结构.公路桥面采用纵、横梁支撑正交异性整体钢桥面结构;铁路桥面采用多横梁支撑正交异性整体钢桥面结构;每个主桁上弦节点处均设有横向联结系.桥塔为H形钢筋混凝土结构.斜拉索为空间双索面,桥面锚固系统内置于主桁上弦杆内.该桥采用悬臂散拼法架设,为解决斜主桁悬臂架设的技术难题,腹杆在节点外拼接.     

印度巴索赫利大桥

<正>巴索赫利大桥(Basohli Bridge)位于印度查谟—克什米尔邦边界,跨越拉维河,是一座3跨对称斜拉桥。主跨长350m,采用钢边主梁结构;两侧的边跨各长121m,采用混凝土边主梁结构,斜拉索双索面布置。桥面宽13.2m,承载2条机动车道及两侧宽1.5m的人行道。主跨的边主梁支承钢横梁及钢—混凝土组合桥面板组成的格构梁体系,该体系具有自重较小、I形钢横梁与组合桥面板制作便捷的特点。为了使这种柔性空腹式截面在极端风环境下具有必要的抗扭稳定性,斜拉索锚固在倒Y形     

正交异性钢桥面铺装的力学分析

采用有限元方法分析正交异性板桥面铺装体系在车辆荷载作用下的力学响应规律,探求钢桥面铺装破坏的力学机理。比较各种工况的计算结果,确定了每种应力的最不利荷载位置。分析结果表明,钢桥面铺装在轮载作用下的应力最值均位于正交异性板的刚度突变位置,如最大纵向应力位于横隔板上方,最大横向应力及最大剪应力位于加劲肋腹板上方。研究结果可以为正交异性板优化设计及钢桥面铺装设计指标的确定提供理论依据。     

广州明珠湾大桥主桥总体设计

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式钢桁拱桥,采用双层桥面布置.大桥采用结构自平衡体系,无外部推力;主梁采用N形三主桁钢桁梁结构;拱肋、桁梁均采用箱形截面,腹杆采用工字形截面,部分采用箱形截面,弦杆、腹杆与主桁架之间采用栓焊结合连接方式;桥面板采用正交异性钢桥面板,桥面铺装采用浇筑式...     

基于静动载试验的钢-UHPC组合桥面应用研究

为评估钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面体系(通过剪力钉将配筋UHPC薄层与正交异性钢桥面板组合而成的新型桥面结构)的实桥应用效果,以太原摄乐大桥为背景,分别建立80 mm厚SMA铺装层、60 mm厚UHPC+80 mm厚SMA铺装层2种铺装方案有限元模型进行静力性能分析,并对桥面行车道开展静、动载试验研究。结果表明:设置UHPC铺装层能显著提高结构刚度,大幅降低正交异性钢桥面板各构造细节应力;实桥静载测试数据与计算值吻合度较高;当车辆以60 km/h设计速度行驶时,钢-UHPC组合桥面无明显动力冲击效应;钢-UHPC组合桥面体系在实桥上应用效果良好。     

鱼山大桥通航孔桥钢箱梁设计关键技术

鱼山大桥通航孔桥为(70+140+180+260+180+140+70)m的钢-混凝土混合梁连续刚构桥。该桥主梁主跨中部85m采用钢箱梁,其余位置采用混凝土箱梁,两者之间通过5m的钢-混结合段连接。主梁除墩顶块外,均采用节段预制拼装工艺。为保证预制混凝土梁节段与钢箱梁节段的高精度、高可靠性连接,该桥钢-混结合部采用部分截面连接承压传剪式结构,钢箱梁采用有格室的后承压板形式,并在钢-混结合段与混凝土梁的交接位置设置90cm湿接缝作为悬臂拼装施工调整空间。为改善正交异性钢桥面板的疲劳性能,该桥正交异性钢桥面板采用厚边U肋技术,对U肋边缘进行局部加厚,在材料用量基本不变的条件下,将U肋与桥面板连接处70MPa疲劳细节的等效加载次数提高到常规U肋的1.63倍。为提高钢桥面铺装的耐久性,该桥采用极限拉伸应变≥2%的高韧性混凝土+沥青的铺装方案,实现了钢桥面与铺装的协调变形。     

武汉青山长江公路大桥主桥主梁设计关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的双塔双索面混合梁(由钢箱梁与钢箱结合梁组成)斜拉桥,桥面总宽48m。中跨主梁采用整体式钢箱梁,由钢主梁、正交异性钢桥面、钢箱梁横隔板组成。中跨钢主梁高4.5m,设置4道纵腹板。钢箱梁横隔板边侧货车道采用实腹式、中间轻车道采用镂空的桁架式,横隔板间距2.5m。通过参数匹配设计优化正交异性钢桥面的抗疲劳性能。边跨主梁采用钢箱结合梁,由槽型钢主梁与混凝土预制板通过湿接缝与剪力钉结合为整体。边跨钢主梁高4.06m,除顶板外的断面布置与中跨钢箱梁一致。针对钢箱结合梁墩顶负弯矩区混凝土板拉应力大的问题,采取控制混凝土预制板存放龄期、选择合适的预制板结合工序及顶落梁、湿接缝处理、加强结合板配筋等措施。钢箱梁与钢箱结合梁混合面设于桥塔中跨侧18m,通过构造细节处理使2种主梁结构传力安全、可靠。     

超高性能混凝土在大跨度铁路桥梁钢桥面铺装中的应用

铁路桥钢桥面铺装主要作用是保护钢桥面免受道砟的磨损与雨水的侵蚀,为提高铁路钢桥面铺装的使用寿命,减少中期维修,对铁路钢桥面超高性能混凝土(UHPC)组合桥面铺装体系进行研究。以沪通长江大桥主航道桥为背景工程,制作带UHPC铺装层的正交异性钢桥面板单U肋梁模型进行抗水渗性能试验,并结合实桥进行UHPC组合桥面铺装体系设计和施工工艺研究。结果表明:UHPC组合桥面体系在无裂缝时抗渗性能满足使用要求,可有效保护钢板免受雨水侵蚀,带裂缝的组合桥面,运营过程中裂缝会逐渐闭合,阻止雨水进一步渗透,具有较强的抗渗能力储备;为避免新浇混凝土开裂,UHPC应严格按规范流程施工,施工温度宜选择15~25℃,浇筑后应及时覆膜保湿养护。     

虎门大桥钢桥面铺装维修方案研究与工程实施

总结分析了虎门大桥钢桥面铺装病害特点和维修历程,开展了通过提高铺装材料模量补强正交异性桥面板刚度的维修方案研究,总结介绍了TAF环氧沥青混凝土铺装维修方案的内容和施工要点.对钢桥面铺装维修工程通车1年的情况进行了跟踪观测,检查情况表明维修铺装工程整体表现优良.     

刚柔复合型桥面铺装在大跨径悬索桥中的应用

钢桥面铺装是大跨径桥梁建设的重点和难点,特别是大跨径悬索桥。泰州大桥是世界首座三塔两跨钢箱梁悬索桥,主桥全长2 160m,交通量25 000辆/d,货车比例20%左右。基于钢桥面铺装高温性能和变形性能综合平衡,大桥钢桥面铺装采用"3.5cm下层浇注+2.5cm上层环氧"刚柔复合型铺装方案。大桥开展了浇注式沥青混合料、高性能热拌环氧沥青混合料设计及性能研究,以及防水黏结层性能研究。试验结果表明复合浇注式铺装具备优异高低温稳定性和疲劳性能。大桥通车运营6年,桥面铺装总体使用状况良好,仅出现微细裂缝和非荷载类微损伤,IRI均小于2m/km,车辙深度小于5mm,SDPCI达到90分以上,表明在大跨径悬索桥中采用刚柔复合型钢桥面铺装可行,为国内类似工程提供有益借鉴。